Una semplice applicazione client/server 1

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1 Una semplice applicazione client/server 1 Il nostro obiettivo In questa parte del corso implementeremo un applicazione client/server che usa i socket Internet disponibili nei sistemi Unix/Linux. Nello specifico useremo i SOCK STREAM, che garantiscono una trasmissione dei pacchetti sequenziale e affidabile (grazie all uso del protocollo TCP). Il sistema sarà molto semplice: il server si metterà in ascolto su una porta locale, attendendo che i client comunichino con lui; ogni volta che un client lo contatterà gli invierà un messaggio e chiuderà la comunicazione ovviamente il server dovrà essere in grado di servire richieste multiple. il client contatterà il server e stamperà a video il messaggio ricevuto. Apposite stampe a video ci informeranno dello stato dei due processi e delle erazioni che stanno avvenendo. Nelle prossime sezioni andremo a vedere le strutture dati e le system call che il sistema operativo ci mette a disposizione. Attenzione: le dispense non discutono i prototipi delle funzioni, ma sono solo un vademecum. Strutture dati Un socket è un descrittore di file, ovvero un. Strutture dati più complicate sono invece necessarie per il set-up della comunicazione: addrinfo prepara le informazioni che serviranno per la definizione dei socket: struct addrinfo { ai_flags; ai_family; ai_socktype; ai_protocol; size_t ai_addrlen; struct sockaddr *ai_addr; char *ai_canonname; struct addrinfo *ai_next; 1 Dispense per il corso di Sistemi di Elaborazione Informazione I, Scuola Interfacoltà di Scienze Strategiche, Università di Torino Docente: Alessia Visconti, Le seguenti dispense sono distribuite sotto la Creative Common license CC BY-NC-SA. È consentito distribuire, modificare, creare opere derivate dall originale a patto che che venga riconosciuta la paternità dell opera all autore, non siano utilizzate per scopi commerciali, e che alla nuova opera venga attribuite una licenza identica o compatibile con l originale. 1

2 Alcune strutture dati ignorano la versione di IP, come sockaddr storage: struct sockaddr_storage { sa_family_t ss_family; char ss_pad1[_ss_pad1size]; 64_t ss_align; char ss_pad2[_ss_pad2size]; e come sockaddr: struct sockaddr { unsigned short char sa_family; sa_data[14]; Tuttavia, di quest ultima esistono delle strutture dati specializzate per lavorare con IPv4: struct sockaddr_in { short sin_family; unsigned short sin_port; struct in_addr sin_addr; unsigned char sin_zero[8]; struct in_addr { u32_t s_addr; e con IPv6: struct sockaddr_in6 { u_16_t sin6_family; u_16_t sin6_port; u_32_t sin6_flowinfo; struct in6_addr sin6_addr; u_32_t sin6_scope_id; struct in6_addr { unsigned char s6_addr[16]; sockaddr è compatibile con entrambe, quindi: struct sockaddr *sa; struct sockaddr_in sa_ipv4 = (struct sockaddr_in *)sa; struct sockaddr_in6 sa_ipv6 = (struct sockaddr_in6 *)sa; sono assegnamenti validi. 2

3 System Calls Abbiamo chiuso la sezione precedente parlando si indirizzi IPv4 e IPv6. Ma come si converte un indirizzo codificato in una struttura sockaddr nella famigliare notazione puntata? Con questa funzione: #include <arpa/inet.h> const char *inet_ntop( af, const void *src, char *dst, socklen_t size); le lunghezze degli indirizzi IPv4 e IPv6 sono contenuti in due macro: INET ADDRSTRLEN e INET6 ADDRSTRLEN, rispettivamente (in <netinet/in.h>). Per esempio per convertire un indirizzo IPv4 contenuto in una struttura sockaddr in sa e stamparlo a video dovremmo eseguire il seguente codice: char ipv4[inet_addrstrlen]; inet_ntop(af_inet, &(sa.sin_addr), ipv4, INET_ADDRSTRLEN); prf("ipv4: %s\n", ipv4); Concentriamoci ora sulle sulle system call che ci permetteranno di implementare la nostra applicazione client/server tramite stream socket. Il primo passo che dobbiamo fare è la compilazione delle strutture dati che ci servirà per la connessione al socket, ovvero le struct addrinfo. Per farlo sarà necessario inserire solo alcune informazioni salienti e la system call getaddrinfo si occuperà di fare il lavoro. La system call freeaddrinfo() invece libererà la memoria quando la struttura non sarà più necessaria. #include <netdb.h> getaddrinfo(const char *node, const char *service, const struct addrinfo *hs, struct addrinfo **res); void freeaddrinfo(struct addrinfo *res); Per esempio se volessimo connetterci sulla porta 4242 del nostro host locale, tramite TCP. lasciando che sia il sistema a scegliere tra IPv4 e IPv6, quello che dovremmo scrivere sarà: struct addrinfo hs, *res; char *node = NULL; char *service = "4242"; memset(&hs, 0, sizeof hs); hs.ai_family = AF_UNSPEC; hs.ai_socktype = SOCK_STREAM; hs.ai_flags = AI_PASSIVE; status = getaddrinfo(node, service, &hs, &res); freeaddrinfo(res); 3

4 Dopo aver caricato le informazioni necessarie non ci resta che ottenere il descrittore associato al socket: socket( domain, type, protocol); dove i parametri necessari alla funzione sono già codificati nella struct addrinfo. Nel caso di un server devo anche associare il socket a una porta su cui il server stesso sarà in ascolto e cui accetterà le connessioni entranti, attività svolte dalle seguenti system call: bind( sockfd, struct sockaddr *my_addr, addrlen); listen( sockfd, backlog); accept( sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen); Anche in questo caso tutte le informazioni sono già codificati nella struct addrinfo. Ma come comunicare su una porta associata ad un dato indirizzo? Con la seguente system call: connect( sockfd, struct sockaddr *serv_addr, addrlen); Ora che la comunicazione è stata stabilita servono due system call per inviare e ricevere messaggi: send( sockfd, const void *msg, len, flags); recv( sockfd, void *buf, len, flags); Attenzione: queste system call permettono la comunicazione solo su stream socket. L ultima system call che ci serve è quella che ci permette di chiudere la comunicazione: #include <unistd.h> close( fd); Ora abbiamo tutte le informazioni che ci servono per procedere con l implementazione! Letture consigliate Il materiale presentato in queste dispense segue (abbastanza) fedelmente il libro (in inglese) di Brian Beej Jorgenses Hall [B1]. Di questo manuale esiste anche una traduzione in italiano [B2], che però non è aggiornata. Ricordate sempre che il comando man è il modo migliore per avere informazioni puntuali sulle strutture dati e sulle system call utilizzate. 4

5 Bibliografia [B1] Brian Beej Jorgenses Hall, Beej s Guide to Netwroking Programming, Version , July 2012, [B2] Brian Beej Jorgenses Hall, Guida di Beej alla Programmazione di Rete, Version 2.4.5, Agosto 2007, 5